[PDF] Origin on the Space Weather on the Sun

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MĠtĠorologie de l'Espace ͗ du Soleil ă la Terre

CRASTE-LŃI Janvier 2017

Christine Amory-ÓaYauTier

cUriVWine.amory@lpp.polyWecUnique.fr

SWaff AVVociaWe -ICTP and CollaboraWor UPÓC

PLAN

Emissions du Soleil

LE SOLEIL

LA TNRRN

L'IONOSPHERE

L'ionosphğre aurorale et le phĠnomğne des aurores Du Soleil vers la Terre / perturbations des systèmes GNSS et radar Extra radiations : Solar Ńlare (RaTiaWion X)H Solar burVWV (OnTeV raTio)

CME , chocs, Vents solaires rapides,

Orages magnétiques

Scintillations du signal GNSS

Le réseau ISWI

EMISSIONS DU SOLEIL

Website Te la NaVa

Lumière

érupWionJ émiVVion rayonV X

ParWiculeV énergéWiqueV

OrageV magnéWiqueV

VenW Volaire régulier arrive en 4 jourV Vur la Werre

DYNAMIQUE ET EFFETS PEREMANENTS SUR LA TERRE

Entre le Soleil et la Terre͗ L'IONOSPHERE

L'ionosphğre est une couche ionisĠe de l'atmosphğre (de Ε 50 km ă Ε 800 km) L'ionosphğre est la source majeure de perturbation du signal GNSS

Website Te la NASA

Effets des radiations

Vur leV avionV

ÉlecWronV énergéWiqueV

Dommage sur

satellites

Courants telluriques dans les pipelines

CouranW inTuiW

TanV leV VyVWèmeV

élecWriqueV

Effets induits dans les câbles

sous marins Plan

Emissions du Soleil

LE SOLEIL

LA TNRRN

L'IONOSPHERE

L'ionosphğre aurorale et le phĠnomğne des aurores Du Soleil vers la Terre / perturbations des systèmes GNSS et radar Extra radiations : Solar Ńlare (RaTiaWion X)H Solar burVWV (OnTeV raTio)

CME , chocs, Vents solaires rapides,

Orages magnétiques

Scintillations du signal GNSS

Le réseau ISWI

LE SOLEIL : Un corps magnétique en mouvement

Terre Le Soleil eVW une éWoileH il eVW néH il y a 4H7 milliarTV TGannéeVH Te lGeffonTremenW TGun immenVe nuage Te gaY interstellaire.

CGeVW une giganWeVque VpUère Te gaY cUauTVH

principalement UyTrogène eW UéliumH Te 1 391994 Om Te diamètre (VoiW prèV Te 110 foiV celui Te la Terre) eW TGune maVVe Te 1 H989*1030 kg (VoiW 332 946 foiV celle Te la

Terre).

Sa TenViWé moyenneH WrèV faibleH Te 1H41 gIcm3 (celle Te la Terre vauW 5H52 gIcm3) monWre lGabonTance TGélémenWV légers. L'énergie Tu Soleil eVW iVVue TeV réacWionV nucléaireV qui se proTuiVenW au cenWre par fuVion TGaWomeV TGUyTrogène en Uélium. La WempéraWure moyenne Te Vurface eVW Te 5

770 O (Oelvin). Celle Tu coeur nucléaire eVW eVWimée à

quinze millionV Te O environH peuW-êWre un peu pluV. H m

Heliium

Fusion

H H La TiVWance Terre-Soleil varie Te 147H1 millionV Te kilomèWreV en janvier à 152H1 millionV Te kilomèWreV en juilleW. La Terre Ve ViWue alorVH en janvierH en un poinW Te lGorbiWe WerreVWre appelé périUélieH eW en juilleWH en un poinW Te ceWWe orbiWe appelé apUélie. La TiVWance Terre-Soleil moyenne VerW Te référence eW eVW nommée uniWé aVWronomique (1 UA = 149 597 900 OmV). Le Soleil Wourne Vur lui-même. La Turée Te roWaWion eVW TGenviron

25H4 jourV WerrienV. CeWWe roWaWion eVW TifférenWielleH pluV rapiTe à

l'équateur (24H6 jourV) quGau voiVinage TeV pôleV (35 jourV). Nlle eVW en parWie reVponVable Tu cUamp magnéWique qui Ve TiVVipe en permanence à Va Vurface eW proTuiW leV pUénomèneV d'actiǀitĠ

Volaire.

Protubérance solaire

Histoire : observation du soleil : les taches solaires

Galileo

Printemps 1611

CUriVWopUe ScUeiner

OcWobre 1611

JoUanneV ŃabriciuV

Première publicaWion

Automne 1611

Histoire : observation du soleil : les taches solaires

Hévélius

1642- 1644

ObVervaWion Tu Voleil par

projecWion Vur un écran Te carWon.

Il TiVpoVaiW une luneWWe au

traǀers d'une boule de bois insérée dans une ouverture circulaire praWiquée TanV une persienne (ÓacUinae CeleVWiVH 1673

LegranT eW al.H 1991)

Histoire : observation du soleil : taches solaires

Dessin du père Scheiner

ÓouvemenW TeV WacUeV

Scheiner, Père JéVuiWe

maWUémaWicien traǀaillant ă l'UniǀersitĠ de Ingolstadt (prèV Te AugVburg)

Cycle solaire de 11 ans des taches

HeinricU ScUwabe 1859

Variation annuelle des WacUeV VolaireV 1610-2000

maximum

Óinimum

Te ÓaunTer

observation du soleil : taches solaires

LE SOLEIL : un corps magnétique en mouvement

Données du satellite

SOHO

Photo d'une tache solaire

SOLEIL ͗ Formation d'une tache solaire

Figure de Friedman, 1987

Composante poloïTale

~ 10 G

Composante toroïdale

Taches solaires ~ 3-5 kG

Magnétogramme Tu Voleil

Données du satellite SOHO

Processus pUyVique J Mynamo

*Le Voleil Wourne Vur lui-même. days). ***La viWeVVe TifférenWielle WorT leV ligneV Tu cUamp magnéWique poloïTal et créé TeV boucleV magnéWiqueV appelées WacUeV VolaireV. SOLEIL -TERRE : Canal 1: lié au taches solaires /champ toroïdal RADIATIONS (Lumiğre 8' pour arriǀer sur la terre) *Régulière **PerWurbée

Solar flareJ émiVVion Te rayonV X en pluV

Solar burVWJ émiVVion raTio en pluV

SOLEIL-TNRRN Canal 2 J lié au cUamp poloïTal

VNNT SOLAIRN- PARTICULNS [ 1-4 jourV]

*Régulier **PerWurbé par

Les éjections de masse coronale

LeV venWV VolaireV rapiTeV iVVuV TeV WrouV coronaux

Le VenW Volaire eVW un jeW

de parWiculeV qui s'Ġchappe conVWammenW

Tu Voleil. Il eVW conVWiWué

principalemenW par TeV

élecWronVH TeV proWonV eW

TeV parWiculeV alpUa ayanW

TeV énergieV enWre 1.5

anT 10 kNV [ViWeVVeV Te 250 kmIV à plus Te 1000kmIV] Le CUamp magnéWique WerreVWre agiW comme un bouclier par rapporW aux parWiculeV VolaireV . CepenTanWH il y a TeV régionV Te l'Ionosphğre qui VonW TirecWemenW liéV au milieu inWerplanéWaire eW Tonc au au flux Tu venW Volaire.

Region de couplage

enWre l'ionosphğre, l'atmosphğre eW le milieu inWerplanéWaire

Magnétosphère

Plan

Emissions du Soleil

LE SOLEIL

LA TNRRN

L'IONOSPHERE

L'ionosphğre aurorale et le phĠnomğne des aurores Du Soleil vers la Terre / perturbations des systèmes GNSS et radar Extra radiations : Solar Ńlare (RaTiaWion X)H Solar burVWV (OnTeV raTio)

CME , chocs, Vents solaires rapides,

Orages magnétiques

Scintillations du signal GNSS

Le réseau ISWI

LA TERRE :

un corpV magnéWique en mouvemenW

Variation diurne

Variation saisonnière

Le CUamp magnéWique WerreVWre

Connu depuis des millénaires

Concept de l'aimant terrestre

Gilbert 1600

Le CUamp magnéWique WerreVWre

Première carte du

CUamp magnéWique

WerreVWre

Halley , 1701

Le Champ magnétique terrestre

boussole + chiens de traineaux

TepuiV 1600

Le Champ magnétique terrestre

renversement tous ~250 000 ans Entre deux renversements TuranW un renverVemenW Plan

Emissions du Soleil

LE SOLEIL

LA TNRRN

L'IONOSPHERE

L'ionosphğre aurorale et le phĠnomğne des aurores Du Soleil vers la Terre / perturbations des systèmes GNSS et raTar Extra radiations : Solar Ńlare (RaTiaWion X)H Solar burVWV (OnTeV raTio)

CME , chocs, Vents solaires rapides,

Orages magnétiques

Scintillations du signal GNSS

Le réseau ISWI

L'ionosphğre

coucUe ioniVée ~ 50 à pluV Te 800km ION

ELECTRON

la photo ionisation

Figure de Friedman, 1987

Processus pUyVique J PUoWo ioniVaWion

L'ionosphğre eVW créée par ioniVaWion

Te l'atmosphğre par leV raTiaWionV

UVH NUV anT X Tu VoleilH aux leV

alWiWuTeV compriVeV enWre 50 km eW pluV Te ~800 km

L'ionosphğre est la partie

ionisĠe de l'atmosphğre

1 atome sur 1 000 000 est ionisé

L'ionosphğre est le plus

grand perturbateur du signal

GNSS voir TP Rolland

La WropoVpUère perWurbe

auVVi le Vignal GNSS TNC IONOSPHERE AURORALE (Photo ionisation + précipitation) AURORE : Le PhĠnomğne de mĠtĠorologie de l'Espace le plus spectaculaire Processus physiques: précipitation et ionisation

Les parWiculeV VuivenW leV ligneV Tu cUamp

magnéWiqueV WerreVWre eW précipiWenW TanV accroissement Te la TenViWé élecWronique eW donc Tu TNC Ovale auroral due aux précipitations des particules du venW Volaire

Côté jour

RaTiaWion régulière

Tu Voleil

pUoWo ioniVaWion

Représentation de la grande

aurore Tu 24 juilleW 1554 obVervée en AllemagneH en VuiVVe

LegranT eW al. 1991

L'Aurore se situe ă haute altitude

100 km

Aurore observée à Rouen

Le 11 avril 2001. LeV forWeV

tempêtes magnétiques

TempêWeV magnéWiqueV Jla Yone aurorale

s'Ġtend ǀers les basses latitudes

Jean-JacqueV MorWouV Te Óairan - 1733

AcaTémicien VouV LouiV XIV

(L'Atmosphğre, Flammarion)

Arc Auroral obVervé par A.N.

NorTenVkiolT TuranW Von Uivernage

près du détroit de Behring le 21 mars 1879 (leV auroreV polaireVH AngoW PariV 1895)
a expliqué leV auroreV

Aurores sur la planète Jupiter

On peut observer de aurores sur toutes les planètes du système

Volaire qui onW un cUamp magnéWique J

ÓercureH JupiWerH SaWurneH UranuVH NepWune

Plan

Emissions du Soleil

LE SOLEIL

LA TNRRN

L'IONOSPHERE

L'ionosphğre aurorale et le phĠnomğne des aurores Du Soleil vers la Terre / perturbations des systèmes GNSS et radar Extra radiations : Solar Ńlare (RaTiaWion X)H Solar burVWV (OnTeV raTio)

CME , chocs, Vents solaires rapides,

Orages magnétiques

Scintillations du signal GNSS

Le réseau ISWI

CANAL 1 ͗ RADIATIONS IRREGULIERES ΀ 8'΁

SOLAR FLARE

Rayons X supplémentaires

SOLAR BURST

Ondes radio supplémentaires

62I$5 )I$5( 8·

Processus physique

Radiation solaire supplémentaire => Photo ionisation

Données du satellite SOHO

Les raTiaWionV X VupplémenWaireV émiVeV par

le Voleil ioniVenW TirecWemenW l'atmosphğre eW accroiVVenW la TenViWé élecWronique eW

Tonc le TNC.

Figure extraite du site http://reflexions.ulg.ac.be excèdant WouW leV évènemenWV précéTenWV. L'Ġǀğnement éWaiW Vi forW que WouV leV VyWèmeV GPS eW raTar ne foncWionnaienW pluV normalemenW. TouV leV récepWeurV éWaienW VaWuréV par TeV émiVVionV radio VolairNV WrèV forWeV eW Tonc aveugleV. ͞ de CUriVWian ÓonVWein

DU SOLEIL A LA TERRE

CANAL 2 : VENT SOLAIRE /PARTICULES[1-4 jourV ]

Le venW Volaire WranVporWe une parWie Tu cUamp magnéWique Volaire vers la Werre J le CUamp magnéWique inWerplanéWaireH IÓŃ.

ACE satellite

INTERACTION ENTRE LE VENT SOLAIRE ET LA MAGNETOSPHERE

ProceVVuV pUyViqueV J ReconnecWion eW Mynamo

Si la direction du champ magnéWique inWerplanéWaire IÓŃ eVW oppoVée à la TirecWion

Tu cUamp magnéWique WerreVWreH il y a reconnecWion enWre le cUamp magnéWique IÓŃ et le champ magnéWique WerreVWre J Il y a un orage magnéWique.

Paramètres clefs

Te la mĠtĠo de l'Espace

Bz compoVanWe Te IÓŃ

VV J ViWeVVe Tu venW

Volaire

Mynamo VenW Volaire- ÓagneWoVpUere

Le mouvemenW Tu venW Volaire eVW converWi en énergie élecWrique

Les CME produisent des orages magnétiques

Si le champ magnétique transporté par la CME est

Tirigé verV le VuT

Près du soleil Du soleil à la terre

Données satellite Ńilm Te la NASA

EJECTION DE MASSE CORONALE

CÓNJdes millionV Te WonneV Te maWière VonW éjecWéeV Tu Voleil

CME interplanétaire chocs

Accroissement Te la viWeVVe Tu

venW Volaire V eW Te la force Tu inWerplanéWaire précéTenW la WUe

CÓN.

CUamp magnéWique forW

Une maVVe d'Ġjection coronale

CME pouVVe un cUoc

interplanétaire Il y a une occurrence maximum des CME au maximum du cycle de taches solaires 43

Vent solaire rapide

Vent solaire lent

Terre

Figure de J-P LegranTH 1984 Trou coronal solaire

Les ligneV Tu cUamp magnéWique

solaire VonW ouverWeV eW permeWWenW au vent Volaire rapiTe Te s'Ġchapper Madžimum d' occurrence des ǀents solaires rapides au minimum du cycles de taches Plan

Emissions du Soleil

LE SOLEIL

LA TNRRN

L'IONOSPHERE

L'ionosphğre aurorale et le phĠnomğne des aurores Du Soleil vers la Terre / perturbations des systèmes GNSS et radar Extra radiations : Solar Ńlare (RaTiaWion X)H Solar burVWV (OnTeV raTio)

CME , chocs, Vents solaires rapides,

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